KR100708190B1 - 무선 네트워크를 통하여 데이터를 효율적으로 송/수신하는방법 및 그 방법을 이용한 무선 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 네트워크를 통하여 데이터의 전송시 안정성 및 전송효율을 제고하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 데이터 전송 방법은, 복수의 데이터 유닛을 포함하는 제1 데이터 프레임을 수신 디바이스에 전송하는 단계와, 상기 데이터 프레임에 대한 응답으로서, 상기 복수의 데이터 유닛 각각에 대한 수신 확인을 상기 수신 디바이스로부터 수신하는 단계와, 상기 복수의 데이터 유닛 중에서, 상기 수신 확인에 근거하여 정상적으로 전송되지 않은 것으로 판단되는 데이터 유닛을 포함하는 제2 데이터 프레임을 전송하는 단계로 이루어진다.

IEEE 802.11, MAC, PHY, ACK, 무선 네트워크, 비트맵, 구분자

Description

무선 네트워크를 통하여 데이터를 효율적으로 송/수신하는 방법 및 그 방법을 이용한 무선 디바이스{Method for effectively transmitting or receiving data via wireless network, and wireless device thereof}

도 1은 종래의 무선 랜 상의 통신 방식을 설명하는 도면이다.

도 2는 무선 디바이스 간의 통신 중 에러가 발생된 경우에 대한 종래의 처리 과정을 나타낸 도면이다.

도 3은 종래의 무선 통신 과정에서 낭비되는 시간을 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레임들의 구조를 설명하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 MAC 헤더의 구성을 도시하는 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PHY 헤더의 구성을 도시하는 도면이다.

도 7은 도 4의 데이터 프레임의 구성을 보다 상세히 도시한 도면이다.

도 8은 송신 디바이스가 수신 디바이스에 복수의 TS를 전송하는 과정을 설명하는 개략도이다.

도 9는 도 7의 데이터 프레임과 다른 실시예에 따른 데이터 프레임을 도시한 도면이다.

도 10은 도 4의 블록 ACK 프레임의 구성을 보다 자세히 나타낸 도면이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 과정을 나타낸 도면이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 디바이스의 구성 및 동작을 도시하는 도면이다.

도 13은 도 12의 페이로드 처리부의 세부 구성을 도시한 블록도이다.

도 14는 어플리케이션에서 생성된 복수의 TS가 계층별로 처리되는 형태를 도시한 도면이다.

도 15는 도 12의 비트맵 처리부의 구성을 보다 세부적으로 나타낸 도면이다.

도 16은 최초로 전송되는, 복수의 데이터 유닛을 포함하는 데이터 프레임의 일 예를 도시하는 도면.

도 17a 내지 도 17i는 다양한 재전송 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 디바이스 간의 통신 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 19는 본 발명에 따른 실험 결과와 TGn Sync에서 제시한 방법에 따른 실험 결과를 비교한 그래프이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호 설명)

41 : PHY 헤더 42 : MAC 헤더

43 : 구분자 44, 45, 46, 470 : 데이터 유닛

47 : 비트맵 51, 61 : 제어부

52 : 패킷 카운터 53 : 타임 스탬퍼

54, 64 : 버퍼 55 : 검사합 체크부

56 : 검사합 생성부 62 : 비트맵 생성부

63 : 비트맵 판독부 70 : 전송 스트림

71 : Packet No. 필드 72 : PN CRC 필드

73 : Time Stamp 필드 74 : CRC 필드

75 : 헤더 CRC 필드 100 : 데이터 프레임

200 : 블록 ACK 프레임 500 : 송신 디바이스

510, 610 : 어플리케이션 520, 620 : 디바이스 드라이버

521, 621 : 송신 큐 522, 622 : 수신 큐

530, 630 : MAC 모듈 531, 631 : 소프트웨어 MAC 모듈

532, 632 : 인터페이스 533, 633 : 하드웨어 MAC 모듈

540, 640 : PHY 모듈 541, 641 : 베이스밴드 프로세서

542, 642 : RF 모듈 550, 650 : 무선 안테나

560, 660 : I/O 포트 580, 680 : 데이터 처리부

581, 681 : 페이로드 처리부 582, 682 : 비트맵 처리부

본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 네트워크를 통하여 데이터의 전송시 안정성 및 전송효율을 제고하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

네트워크가 무선화 되어가고 있고 대용량의 멀티미디어 데이터 전송 요구의 증대로 인하여 무선 네트워크 환경에서의 효과적인 전송법에 대한 연구가 요구되고 있다. 주어진 무선 자원을 여러 디바이스들이 공유하여 사용하는 무선 네트워크의 특성상, 경쟁이 증가하면 통신 중에 충돌로 인해 귀중한 무선 자원을 허비하게 될 가능성이 크다. 이러한 충돌(collision) 또는 손실(loss)을 줄이고 안정하게 데이터를 송수신하도록 하기 위하여, 무선 LAN(wireless Local Area Network) 환경에서는 경쟁 기반의 DCF(Distributed Coordination Function) 또는 무경쟁 방식의 PCF(Point Coordination Function)를 사용하고 있고, 무선 PAN(wireless Personal Area Network) 환경에서는 채널 시간 할당(channel time allocation)이라는 시분할 방식을 사용하고 있다.

무선 네트워크에 이와 같은 방법들을 적용함으로써 어느 정도 충돌을 감소시키고 안정적으로 통신을 할 수 있기는 하지만, 유선 네트워크에 비해서는 여전히 전송 데이터간의 충돌이 발생될 가능성이 크다. 왜냐하면, 무선 네트워크 환경에는 본질적으로 다중 경로(multi-path), 페이딩(fading), 간섭(interference) 등 안정적인 통신을 방해하는 요소들이 많이 존재하기 때문이다. 뿐만 아니라, 상기 무선 네트워크에 참여하는 무선 네트워크의 수가 증가할수록 충돌, 손실 등의 문제가 발생할 가능성은 더욱 커지게 된다.

이러한 충돌은 무선 네트워크의 전송속도(throughput)에 치명적인 악영향을 미치는 재전송(retransmission)을 요구하게 된다. 특히 Audio/Video 데이터(AV 데이터)와 같이 보다 나은 QoS(Quality of Service)가 필요한 경우에 있어서는, 이러한 재전송 횟수를 줄임으로써 가용 대역폭을 보다 많이 확보하는 것이 매우 중요한 문제이다.

도 1은 종래의 무선 랜 상의 통신 방식을 설명하는 도면이다. 무선 네트워크 상의 어떤 디바이스, 즉 송신 디바이스(transmitting device)가 데이터 프레임(data frame)을 무선 네트워크 상의 다른 디바이스, 즉 수신 디바이스(receiving device)에 보내고자 하면, 송신 디바이스는 MAC 계층 및 PHY 계층을 통하여 헤더(header)를 생성하고 이를 데이터에 부가하여 전송한다.

상기 데이터를 수신한 수신 디바이스는 FCS(Frame Check Sequence)를 통해 에러 여부를 검출할 수 있으며, 에러가 없는 경우에 상기 수신된 데이터를 상위 계층(upper layer)으로 올려 보내게 된다.

IEEE 802.11 계열의 프로토콜(protocol)은 SIFS(Short InterFrame Space)라는 프레임 간의 최소한의 간격을 보장하고 있다. SIFS는 PHY 계층에서의 지연, MAC 계층에서 프레임을 처리하는 시간, 및 수신기/전송기(RX/TX)의 전환 시간(Turnaround time)을 포함한다. 다시 말해, SIFS는 한 무선 디바이스에서 한 프레임을 수신하여 처리하고 이에 대한 응답 프레임을 만들어 보낼 준비를 하기 위한 시간이라 할 수 있다. 따라서, 송신 디바이스가 다수 프레임을 수신 디바이스에 전송하고자 한다면, 상기 다수 프레임을 전송하는 시간 이외에도, 다수의 SIFS 시간, 및 다수의 응답 프레임을 전송하는 시간이 필요하다.

도 2는 무선 디바이스 간의 통신 중 에러가 발생된 경우에 대한 종래의 처리 과정을 나타낸 도면이다. 도 2는 특히, 무선 네트워크 상에서는 여러 가지 이유로 인해 프레임 전송이 실패하였거나, 또는 전송된 프레임에 에러가 발생하였을 경우, 송신 디바이스와 수신 디바이스 간의 처리 방식을 보여준다. 송신 디바이스 단에서는 프레임을 전송하는 순간부터 "ACK Timeout"이라는 카운터가 줄어들게 된다. 송신 디바이스는, 상기 카운터가 0이 될 때까지 수신 디바이스로부터 ACK 프레임(이하 간단히 "ACK"이라 함)이 도달하지 않으면 전송 실패로 간주하여 상기 프레임을 재전송하게 된다. 도 2에서 전송이 실패하거나 에러가 발생한 프레임은 점선으로 도시된다.

상기 재전송하는 횟수는 송신 디바이스에 설정된 "Retry limit" 값을 따르게 되고, Retry limit 값만큼의 재전송하였음에도 불구하고 실패하게 되면 해당 프레임을 스킵(skipping)하게 된다. 도 2에서 보면, 스킵되는 것은 데이터 2를 포함한 프레임이다. 수신 디바이스 단에서는 수신된 프레임에 대해 MAC FCS 에러 검사를 하여 에러가 없는 경우, 수신된 프레임에 포함된 데이터를 상위 계층으로 전달함과 동시에 상기 수신된 프레임에 대한 응답 프레임, 즉 ACK을 송신 디바이스에 보내게 된다. 상기 에러 검사 결과 에러가 발생하였다면, 해당 프레임을 버리게(dropping) 된다.

도 3에서 보는 바와 같이, 송신 디바이스의 입장에서는 프레임들을 전송하는 동안의 시간 이외의 시간은 모두 낭비되는 시간으로 볼 수 있다. 이러한 낭비되는 시간은 전송되는 프레임 사이의 시간과, 각 프레임에 대해 부가되는 MAC 헤더 및 PHY 헤더에 의해 소요되는 시간(헤더 오버헤드)이 포함하므로, 무선 네트워크 전체적으로 비효율을 유발하는 문제점을 내포하고 있다. 전송하고자 하는 프레임의 길이가 작은 경우, 예를 들어, 188bytes의 단위 크기를 갖는 MPEG-2 전송 스트림 (Transport stream)을 전송하는 경우에는, 그 전송 횟수가 많아 짐에 따라서 상대적으로 큰 오버헤드가 발생된다. 이는 IEEE 802. 11 계열의 표준이 전송되는 프레임 별로 ACK을 요구하기 때문이다.

상기 표준에 따를 때, 데이터 프레임에 포함되는 MAC 헤더의 길이는 30bytes에 달하고, PHY 헤더의 시간 길이는 20μsec에 달한다. 따라서, 이러한 오버헤드가 실제 전송할 데이터에 비하여 무시할 만큼 작다고 보기는 어렵다.

본 발명은 무선 네트워크 환경에서 데이터 전송시 에러가 발생하는 경우에, 상기 에러를 복구하고 보다 효율적인 재전송을 실행함으로써 전체적인 전송률(overall throughput)을 증가시키고, 동시에 안정적인 전송을 보장하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 데이터 전송 방법은, (a) 복수의 데이터 유닛을 포함하는 제1 데이터 프레임을 수신 디바이스에 전전송하는 단계; (b) 상기 데이터 프레임에 대한 응답으로서, 상기 복수의 데이터 유닛 각각에 대한 수신 확인을 상기 수신 디바이스로부터 수신하는 단계; 및 (c) 상기 복수의 데이터 유닛 중에서, 상기 수신 확인에 근거하여 정상적으로 전송되지 않은 것으로 판단되는 데이터 유닛을 포함하는 데이터 프레임을 전전송하는 단계를 포함한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 데이터 전송 방법은, (a) 송신 디바이스로부터 복수의 데이터 유닛을 포함하는 제1 데이터 프레임을 수신하는 단계; (b) 상기 데이터 프레임에 대한 응답으로서, 상기 복수의 데이터 유닛 각각에 대한 수신 확인을 상기 송신 디바이스에 전송하는 단계; 및 (c) 상기 복수의 데이터 유닛 중에서, 상기 수신 확인에 근거하여 에러가 발생한 것으로 판단되는 데이터 유닛을 포함하는 제2 데이터 프레임을 상기 송신 디바이스로부터 수신하는 단계를 포함한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 디바이스는, 응용 프로그램을 수행하는 어플리케이션과, 상기 어플리케이션으로부터 제공된 복수의 데이터 유닛을 포함하는 MAC 페이로드를 생성하는 데이터 처리부와, 상기 MAC 페이로드에 MAC 헤더를 부가함으로써 MPDU(MAC Protocol Data Unit)를 생성하는 MAC 모듈과, 상기 MPDU에 PHY 헤더를 부가하여 제1 데이터 프레임을 생성하고 상기 데이터 프레임을 수신 디바이스로 전송하는 PHY 모듈을 포함하는데, 상기 데이터 처리부는 상기 수신 디바이스로부터 상기 데이터 프레임에 대한 응답으로서 수신되는, 상기 복수 데이터 유닛 각각에 대한 수신 확인에 의거하여, 상기 전송된 데이터 유닛 중 정상적으로 전송되지 않은 것으로 판단되는 데이터 유닛을 포함하는 MAC 페이로드를 생성하고, 상기 MAC 모듈은 상기 MAC 페이로드에 MAC 헤더를 부가하며, 상기 PHY 모듈은 상기 MAC 헤더에 PHY 헤더를 부가하여 제2 데이터 프레임 을 생성하고 상기 제2 데이터 프레임을 상기 수신 디바이스에 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 디바이스는, 송신 디바이스로부터 데이터 프레임을 수신하고 PHY 헤더를 제거하여 MPDU(MAC Protocol Data Unit)을 복원하는 PHY 모듈과, 상기 MPDU에서 MAC 헤더를 제거하여 MAC 페이로드를 복원하는 MAC 모듈과, 상기 MAC 페이로드에 포함된 복수의 데이터 유닛의 에러 유무를 검사하는 데이터 처리부와, 상기 복수의 데이터 유닛 중 에러가 없는 데이터 유닛을 제공받아 응용 프로그램을 수행하는 어플리케이션을 포함하는데, 상기 데이터 처리부는 상기 에러 유무에 따라 상기 데이터 유닛 각각에 대한 수신 확인을 나타내는 비트맵을 생성하고, 상기 MAC 모듈은 상기 비트맵에 MAC 헤더를 부가하며, 상기 PHY 모듈은 상기 MAC 헤더에 PHY 헤더를 부가하여 블록 ACK 프레임을 생성하고 이를 상기 수신 디바이스에 전송하는 것을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알 려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 방법을 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레임(100, 200)의 구조를 설명하는 도면이다. 본 발명은 전송하고자 하는 프레임들을 한 블럭(block)으로 구성하고 이에 대한 응답 프레임으로써 비트맵 형태의 정보를 가진 블록 ACK 프레임을 사용한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 프레임(100)은 PHY 헤더(41)와, MAC 헤더(42)와, 복수의 데이터 유닛(44, 45, 46)와, 복수의 구분자(delimiter; 43)로 이루어진다. 본 명세서에서 "데이터 유닛"라 함은 MAC 계층의 상위 계층으로부터 MAC 계층으로 전달되는 MSDU(MAC Service Data Unit)을 의미한다. 상기 구분자(43)는 각 프레임 사이에는 위치하며, 프레임을 구분할 수 있는 데이터 유닛의 번호 정보와, 에러 검출을 위한 체크섬 정보와, 동기화를 위한 정보(예: time stamp)를 포함할 수 있다. 물론, IEEE 802.11 계열의 표준에서 페이로드의 크기는 2304bytes로 제한되어 있기 때문에, 상기 데이터 유닛들(44, 45, 46) 및 구분자들(43)의 총합은 상기 크기 내로 제한될 수 있다.

본 발명에서는, 상기 데이터 프레임(100)에 대한 응답은 하나의 블록 ACK 프레임(200)에 의하여 이루어지는 것으로 한다. 복수의 데이터 유닛들(44, 45, 46)이 포함한 데이터 프레임(100)도 하나의 프레임에 불과하기 때문에, 종래의 ACK 정책(ACK policy)에 따르면 단일 프레임에 대한 Immediate ACK로 응답되어야 할 것이다. 그러나, 본 발명에 따르면 상기 프레임(100)에 대한 응답으로서의 ACK은 블록 ACK(200)의 형태를 갖게 된다. 왜냐하면, 하나의 프레임(100)에 포함된 복수의 데이터 유닛들(44, 45, 46)에 대하여 복수의 수신 확인이 필요하기 때문이다.

블록 ACK 프레임(200)에는 해당 프레임에 대한 에러 여부를 표시하는 비트맵이 실리게 되는데 송신 디바이스 측이 이 정보에 따라서 어떤 데이터 유닛을 재전송할지 여부를 판단하게 된다. 블록 ACK 프레임(200)은 PHY 헤더(41)와, MAC 헤더(42)와, 비트맵 필드(47)를 포함하여 이루어진다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 MAC 헤더(42), 및 PHY 헤더(41)의 구조를 도시하는 도면이다. 도 5와 같이, MAC 헤더(42)는 종래의 IEEE 802.11 표준과 동일한 구조를 가질 수 있다. MAC 헤더(42)는 Frame Control 필드와, Duration/ID 필드와, 적어도 하나이상의 주소 필드(Address 1 내지 4)와, Sequence Control 필드를 포함할 수 있다. 각 필드의 정의와 세부 구조는 상기 표준에 정의된 바와 동일하다.

한편, 도 6에서는 MIMO(Multi Input Multi Output)를 지원하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조 방식을 사용하는 경우의 PHY 헤더(41)의 예를 도시한 것으로, IEEE 802.11 계열의 표준에서 정의되어 있다. 이는 일 예에 불과하므로, DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum), FHSS(Frequency Hopped Spread Spectrum) 등 다양한 변조 방식에 따라 적절한 PHY 헤더가 사용될 수 있음은 물론이다.

도 7은 도 4의 데이터 프레임(100)의 구성을 보다 상세히 도시한 도면이다. 특히, 도 7은 188kbyes의 고정 크기를 갖는 전송 스트림(이하 TS라 약칭함)이 데이 터 유닛으로서 프레임 바디 부분에 실리는 경우를 예로 든 것이다. 도 4에서와 마찬가지로 구분자는 음영으로 표시되어 있다. IEEE 802.11 계열 표준 MAC 프레임 바디의 크기를 고려하면, 상기 프레임 바디에는 12개의 TS가 포함될 수 있다.

하나의 데이터 유닛, 즉 TS는 Packet No. 필드(71)와, PN CRC 필드(72)와, Time Stamp 필드(73)와, CRC 필드(74)와 결합하여 하나의 반복 단위를 이룬다.

Packet No. 필드(71)에는 프레임 바디 부분에 실리는 데이터 유닛의 시퀀스 번호가 기록된다. 도 7에서 보면, 상위 계층으로부터 MAC 계층에 도달하는 순서대로 TS1부터 TS12까지 총 12개의 TS에 대하여 순서대로 1부터 12(또는 0부터 11)의 일련 번호가 Packet No. 필드(71)에 기록될 것이다.

PN CRC 필드(72)는 상기 Packet No. 필드(71)에 에러가 있는지를 검사하기 위한 검사합(checksum)이 기록된다. 상기 검사합으로 순환형 중복 검사, 즉 CRC(Cyclic Redundancy Check)가 일반적으로 많이 사용된다.

Time Stamp 필드(73)에는 상위 계층으로부터 MAC 계층에 데이터 유닛이 도달한 시각(내부 클럭의 카운트 값)이 태그 값으로서 기록된다. Time Stamp 필드(73)는 TS와 같은 등시적 데이터(isochronous data)를 전송하기 위하여 사용되며, 비동기 데이터(asynchronous data) 유닛의 전송에는 사용되지 않아도 좋다.

도 8과 같이 송신 디바이스와 수신 디바이스 간에 복수의 TS를 전송하는 상황을 가정하면, TS1의 태그에는 t1이, TS2의 태그에는 t2가, TS3의 태그에는 t3가 기록된다.

네트워크를 통하여 상기 TS들을 전송할 때에는 TS들이 시간간격 없이 채워져 서 전송된다. 목적지 기기는 이와 같이 전송된 TS들을 수신하여, 원래 시간간격을 복원한 후 스트림 I/F를 통하여 MPEG-2 TS를 AV 디코더(10)에 전달한다. TS1이 t4에서 스트림 I/F를 통하여 출력된다면, TS2는 태그2와 태그1의 시간 간격 동안 대기한 후, 즉 t5일 때 TS2를 출력한다. 그리고, TS3은 태그3과 태그2의 시간 간격 동안 대기한 후, 즉 t6일 때 TS3을 출력한다.

이와 같이, 송신 디바이스에서의 원래 시간 간격에 맞추어 스트림 I/F를 통하여 출력함으로써 AV 디코더(10)에서 AV 스트림을 정확한 시간에 디코딩할 수 있도록 도와 준다.

다시 도 7로 돌아가면, CRC 필드(74)에는 TS 데이터(70)에 에러가 있는지를 검사하기 위한 검사합이 기록된다. 상기 검사합을 구하는 방법으로는 순환형 중복 검사 방법이 주로 많이 사용된다. 다른 예로서, CRC 필드(74)에는 Time Stamp 필드(73) 및 TS 데이터(70)의 에러 여부에 대한 검사합이 기록될 수도 있다. 한편, MAC 헤더(42)의 에러 여부를 나타내는 검사합을 기록한 HDR CRC 필드(75)도 프레임 바디에 포함되도록 할 수 있다.

도 7의 데이터 프레임(100)의 구조는 종래의 MAC 프레임 구조와는 호환되지 않을 수 있다. 종래의 MAC 프레임과의 호환을 고려하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 프레임(150)은 도 9와 같이 정의할 수도 있다. 도 9를 보면, 종래의 IEEE 802.11 표준에서 제시하는 MAC 프레임 구조와 호환되는 구조로 되어 있다. 즉, 데이터 프레임(150)은 MAC 헤더(42), 프레임 바디, 및 FCS 필드(91)를 포함한다. FCS 필드(91)는 MAC 프레임 전체의 검사합이 기록되는 필드로서, MAC 헤더(43)와 프레임 바디 전체의 에러 유무를 체크한다. 프레임 바디는 도 7에서와 마찬가지로 구성된 반복 단위들의 집합으로 이루어져 있다.

도 10은 도 4의 블록 ACK 프레임(200)의 구성을 보다 자세히 나타낸 도면이다. 블록 ACK 프레임(200)은 PHY 헤더(41)와, MAC 헤더(42)와, 비트맵 필드(47)를 적어도 포함하며, FCS 필드(48)를 더 포함할 수 있다. IEEE 802.11 표준에 따르면, ACK 프레임의 경우에 MAC 헤더(42)는 Frame control 필드와, Duration/ID 필드와, 수신 디바이스의 주소(receiver address)가 기록되는 RA 필드와, 송신 디바이스(transmitter address)가 기록되는 TA 필드로 구성된다.

비트맵 필드(47)는 복수의 비트로 이루어지는데, 각각의 비트는 Packet No. 필드(71)에 기록되는 각각의 데이터 유닛 번호에 순차적으로 대응된다. 도 7과 같이 데이터 프레임(100)에 12개의 데이터 유닛, 즉 12개의 TS가 포함된다고 하면, 상기 비트맵(47) 중에서 제n번째 비트는 제n 번째 TS(TSn)에 대응된다. 상기 비트에는 대응되는 데이터 유닛이 정상적으로 수신되었는가 여부가 표시된다. 예를 들어, 상기 비트가 1이면 정상적으로 수신된 것을, 0이면 정상적으로 수신되지 않은 것을 의미하도록 정의할 수 있다.

도 7에서 비트맵(47)이 2bytes로 표시된 것은(즉, 비트맵(47)이 16개의 비트로 이루어지는 것은) 일 실시예에 불과하며 반드시 이 크기로 제한되는 것은 아니다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 과정을 나타낸 도면이다. 도 5는 특히, 프레임 전송 과정에서 에러가 발생한 경우에, 송신 디바이스 및 수신 디바이 스에서 이를 처리하는 방식을 보여준다.

송신 디바이스 측에서 전송한 데이터 프레임에 포함된 3개의 데이터 유닛 중 2, 3번째 데이터 유닛에 에러가 발생한 경우, 프레임 전체로 볼 때 에러가 검출된 것이므로, 수신 디바이스는 수신된 데이터 프레임을 상위 계층으로 올려 보내지는 않는다. 다만, 수신된 데이터 프레임 중 에러가 발생하지 않은 데이터 유닛 1만을 버퍼에 저장해 둔다. 또한, 수신 디바이스는 첫번째 즉 데이터 유닛 1에 대해서만 비트를 1로 설정(set)하고 나머지는 0으로 설정한다. 그리고, 상기 설정된 비트로 이루어지는 비트맵(1, 0, 0)을 블록 ACK 프레임에 담아 송신 디바이스로 전송한다.

상기 블록 ACK을 수신한 송신 디바이스는 상기 블록 ACK에 포함된 비트맵(1, 0, 0)을 판독하고 데이터 유닛 2 및 데이터 유닛 3의 전송이 실패한 것을 알게 되고, 데이터 유닛 2 및 데이터 유닛 3을 포함한 데이터 프레임을 다시 전송(제1차 재전송)한다.

상기 다시 전송된 2개의 데이터 유닛 중 데이터 유닛 3에 에러가 발생한 경우, 수신 디바이스는 수신된 데이터 프레임을 상위 계층으로 올려 보내지 않고, 수신된 데이터 프레임 중 에러가 발생하지 않은 데이터 유닛 2만을 버퍼에 저장해 둔다. 또한, 수신 디바이스는 첫번째 및 두번째 비트를 1로, 세 번째 비트를 0으로 설정한다. 그리고, 상기 설정된 비트로 이루어지는 비트맵(1, 1, 0)을 블록 ACK 프레임에 담아 송신 디바이스로 전송한다.

상기 블록 ACK을 수신한 송신 디바이스는 상기 블록 ACK에 포함된 비트맵(1, 1, 0)을 판독하고 데이터 유닛 3의 전송이 실패한 것을 알게 되고, 데이터 유닛 3 을 포함한 데이터 프레임을 다시 전송(제2차 재전송)한다.

상기 다시 전송된 데이터 프레임에 에러가 발생하지 않은 경우, 수신 디바이스는 수신된 데이터 유닛 3을 상위 계층으로 올려 보내기 전에, 상기 버퍼에 저장된 데이터 유닛 1 및 데이터 유닛 2를 읽어 들인다. 그 후, 수신 디바이스는 상기 데이터 유닛 1, 2 및 3을 상위 계층으로 올려 보낸다. 또한, 수신 디바이스는 모든 비트를 1로 설정(set)하고, 상기 설정된 비트로 이루어지는 비트맵(1, 1, 1)을 블록 ACK 프레임에 담아 송신 디바이스로 전송한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 디바이스(500, 600)의 구성 및 동작을 도시하는 도면이다. 도 12에서 송신 디바이스(500), 및 수신 디바이스(600)로 표시한 것을 구분을 위한 것에 불과하고 실제로는 양자 모두 동일한 구성요소를 갖는 무선 디바이스이다.

송신 디바이스(500)의 어플리케이션(510)은 응용 프로그램을 수행하는 소프트웨어 모듈로서, 상기 프로그램 수행 결과 생성된 데이터 유닛(예: TS)를 디바이스 드라이버(520)로 내려 보낸다. 디바이스 드라이버(520)는 일종의 계층 간 인터페이스로서, 어플리케이션(510)으로부터 제공되는 데이터 유닛을 일시 저장하는 송신 큐(521)와, 하위 계층으로부터 전달되는 데이터 유닛을 일시 저장하는 수신 큐(522)를 포함한다. 상기 큐들(521, 522)은 선입선출(FIFO; first in, first out) 방식에 따라 데이터 유닛을 저장한다. 즉, 일정 크기의 큐가 가득 차면 가장 먼저 큐에 들어온 데이터 유닛부터 출력된다.

상기 송신 큐(521)에 저장된 데이터 유닛(570)은 데이터 처리부(580)로 전달 된다. 데이터 처리부(580)는 페이로드 처리부(581)와, 비트맵 처리부(582)를 포함하여 구성될 수 있다. 페이로드 처리부(581)는 어플리케이션(510)으로부터 제공되는 데이터 유닛(예: TS)에 도 4와 같은 구분자(43)를 삽입하여 본 발명에 따른 MAC 페이로드를 구성한다. 상기 구분자(43)에는 Packet No. 필드(71)와, PN CRC 필드(72)와, Time Stamp 필드(73)와, CRC 필드(74)가 포함될 수 있다. 또한, 페이로드 처리부(581)는 데이터 프레임의 전송시 에러가 발생한 경우에, 에러가 발생된 특정 데이터 유닛과 그에 따르는 구분자로 다시 MAC 페이로드를 생성하여 재전송을 준비한다. 상기 에러의 발생 여부의 판단은 수신 디바이스(600)로부터 전송되는 블록 ACK 프레임의 비트맵에 기록된 정보에 의존한다.

도 13은 페이로드 처리부(581)의 세부 구성을 도시한 블록도이다. 버퍼(54)는 송신 큐(521)로부터 내려오는 데이터 유닛(570)을 일시 저장한다. 패킷 카운터(52)는 송신 큐(521)로부터 데이터 유닛(570)이 내려올 때 마다 상기 데이터 유닛(570)에 일련 번호를 부여하고, 타임 스탬퍼 (time stamper; 53)는 데이터 유닛(570)이 내려올 때 마다 상기 데이터 유닛(570)에 내부 클럭 카운트 값을 부여한다. 검사합 생성부(56)는 순환형 중복 검사 알고리즘에 따라서, Packet No. 필드(71)에 기록되는 값, 및 상기 데이터 유닛(570)에 대한 검사합을 계산한다.

제어부(51)는 상기 부여된 일련 번호에 근거하여 데이터 유닛(570)에 대한 패킷 번호를 Packet No. 필드(71)에 기록하고, 상기 필드(71)에 대한 검사합을 PN CRC 필드(72)에 기록하고, 상기 클럭 카운트 값을 Time Stamp 필드(73)에 기록하고, 상기 데이터 유닛(570)에 대한 검사합을 CRC 필드(74)에 기록하여 구분자를 생 성한다. 그리고, 상기 생성된 구분자와, 소정 개수의 데이터 유닛(570)을 결합하여 MAC 페이로드를 구성한다. 만약, 블록 ACK 프레임을 수신한 후 일부 데이터 유닛에 에러가 발생하여 재전송이 필요한 경우에, 제어부(51)는 비트맵 처리부(582)로부터 통지되는 에러가 발생한 데이터 유닛의 번호에 근거하여 에러가 발생한 데이터 유닛들을 포함하는 MAC 페이로드를 구성한다.

버퍼(54)는 상기 구성된 MAC 페이로드를 일시 저장하였다가 이를 MAC 모듈(630)로 내려 보낸다.

한편, 다른 무선 디바이스로부터 데이터 프레임이 수신된 경우에는 검사합 체크부(55)가 동작한다. 검사합 체크부(55)는 상기 Packet No. 필드(71)에 기록된 값에 대한 검사합과 PN CRC 필드(72)에 기록된 값이 동일한 지를 체크한다. 그리고, 데이터 유닛에 대한 검사합과 CRC 필드(74)에 기록된 값이 동일한 지를 체크한다. 제어부(51)는 상기 체크 결과에 따라서 에러가 없는 데이터 유닛을 버퍼(54)에 저장하고 에러가 존재하는 데이터 유닛은 버린다. 또한, 상기 체크 결과를 비트맵 처리부(582)에 제공한다.

어플리케이션(510)으로부터 복수의 TS가 생성된다고 할 때, 계층 별로 생성되는 패킷의 형태는 도 14와 같이 도시될 수 있다. 데이터 처리부(580)는 어플리케이션(510)에서 생성된 복수의 TS 중 MAC 페이로드에 수용될 수 있는 12개의 TS(TS1 내지 TS12)와 구분자(음영으로 표시됨)를 결합하여 MAC 페이로드를 생성한다.

상기 생성된 MAC 페이로드는 MAC 모듈(530)로 전달되는데, MAC 모듈(530)의 입장에서는 상기 전달되는 MAC 페이로드는 MSDU(MAC Service Data Unit)로 인식될 것이다. MAC 모듈(530)은 상기 MAC 페이로드에 MAC 헤더를 부가하여 MPDU(MAC Protocol Data Unit)을 생성한다. 마지막으로, PHY 모듈(540)은 상기 MPDU 프레임을 전달받아 여기에 PHY 헤더를 부가함으로써 최종적으로 전송할 데이터 프레임을 완성한다.

다시 도 12로 돌아가면, 비트맵 처리부(582)는 수신 디바이스(600)로부터 전송된 블록 ACK 프레임에 포함되는 비트맵을 분석한다. 즉, 비트맵을 구성하는 각각의 비트를 판독하여 전송된 데이터 프레임에 포함된 데이터 유닛 중 에러가 발생된 것을 찾아내고, 그 결과를 페이로드 처리부(581)에 통지한다.

도 15는 이러한 비트맵 처리부(582)의 구성을 보다 세부적으로 나타낸 도면으로서, 비트맵 처리부(582)는 예를 들어, 제어부(61), 비트맵 생성부(62), 비트맵 판독부(63), 및 버퍼(64)로 이루어질 수 있다. 비트맵 판독부(63)는 블록 ACK 프레임에 포함된 비트맵(도 4의 47)을 판독하여 전송한 데이터 프레임에 포함된 데이터 유닛들 각각의 에러 여부를 파악하여 그 결과를 제어부(61)를 통하여 페이로드 처리부(581)에 제공한다. 한편, 비트맵 생성부(62)는 페이로드 처리부(581)에서 수행된 검사합 체크에 근거하여 각 데이터 유닛에 대한 수신 에러 여부를 표시하는 비트맵을 작성한다. 상기 작성된 비트맵은 버퍼(64)에 일시 저장된 후 MAC 모듈(530)로 전달된다.

MAC 모듈(530)은 데이터 처리부(580)로부터 제공된 MAC 페이로드에 MAC 헤더를 부가하여 MPDU를 생성한다. 상기 MAC 헤더의 구성은 도 5에서 살펴 본 바와 같다. MAC 모듈(530)은 소프트웨어 형태로 구현되는 소프트웨어 MAC 모듈(531)과, 하 드웨어 형태로 구현되는 하드웨어 MAC 모듈(533)과, 상기 모듈들(531, 533) 간의 통신을 중계하는 인터페이스(532)를 포함하여 구성될 수 있다. 소프트웨어 MAC 모듈(531)은 시간 임계적(time-critical)이지 않은 MAC 기능(MAC function)을 주로 담당하고, 하드웨어 MAC 모듈(531)은 시간 임계적인 MAC 기능을 주로 담당한다.

PHY 모듈(540)은 MAC 모듈(530)에서 전달되는 MPDU를 수신하여 PPDU(Packet Protocol Data Unit)를 생성하고 이를 무선 신호를 변환하여 전송한다. 여기서, 상기 PPDU는 본 발명에 따른 데이터 프레임을 의미한다. PHY 모듈(540)은 다시 기저 대역 신호를 처리하는 베이스밴드 프로세서(base band processor; 91)와 상기 처리된 기저 대역 신호로부터 실제 무선 신호를 생성하고 안테나(550)를 통하여 공중(air)으로 전송하는 RF(radio frequency) 모듈(92)로 세분화 될 수 있다.

상기와 같이 어플리케이션(510)이 복잡한 알고리즘을 통하여 데이터 유닛을 생성하는 경우도 있을 수 있지만, 상기 데이터 유닛이 TS와 같이 방송 수신기로부터 직접 출력되는 신호인 경우에는 직접 I/O 포트(560)를 통하여 입력되어 하드웨어 MAC 모듈(533)로 전달되도록 구현할 수도 있다. 이와 같이 구현되면 송신 디바이스(500)의 메인 CPU(미도시됨)를 사용하지 않아도 되고 처리 속도도 더 빨라질 수 있다. 다만, 이 경우에도 상기 데이터 처리부(580)에서의 처리 과정은 필요하므로, 상기 데이터 처리부(580)는 하드웨어 MAC 모듈(533)에 포함된 하드웨어 모듈로 구현되어야 할 것이다.

한편, 수신 디바이스(600)도 송신 디바이스(500)와 마찬가지의 구성을 갖는다. 수신 디바이스(600)는 안테나(650)를 통하여 송신 디바이스(500)로부터 RF 신 호를 수신하고, 수신된 RF 신호를 PHY 모듈(640)을 통하여 처리하여 MPDU를 복원하고, 이를 MAC 모듈(630)에 전달한다.

MAC 모듈(630)은 상기 MPDU에서 MAC 헤더를 제거한 MAC 페이로드를 데이터 처리부(680)에 전달한다. 데이터 처리부(680) 중 페이로드 처리부(681)는 상기 MAC 페이로드에 포함된 구분자(도 4의 43)를 판독하는데, 구체적으로 상기 구분자에는 Packet No. 필드(71), PN CRC 필드(72), Time Stamp 필드(73), 및 CRC 필드(74)가 포함된다. 한편, MAC 모듈(630)은 데이터 처리부(680)로부터 비트맵이 제공되는 경우 이에 MAC 헤더를 부가하고 PHY 모듈(640)로 전달한다.

페이로드 처리부(681)는 Packet No. 필드(71)가 에러 없어 전송되었는가를 PN CRC 필드(72)를 통하여 확인한 후, Packet No. 필드(71)에 기록된 데이터 유닛의 번호를 판독한다. 그리고, CRC 필드(74)를 통하여 상기 번호를 갖는 데이터 유닛이 에러 없이 전송되었는가를 파악한다. 페이로드 처리부(681)는 에러 없이 전송된 데이터 유닛(670)을 소정의 버퍼(미도시됨)에 저장하였다가, 디바이스 드라이버(620)의 수신 큐(622)에 제공한다.

한편, 비트맵 처리부(682)는 수신된 데이터 프레임에 포함된 데이터 유닛 중의 에러 발생 여부를 나타내는 비트들, 즉 비트맵을 생성하여 MAC 모듈(630)에 제공한다. 상기 비트맵의 구조는 도 10의 설명에서 전술한 바 있다.

수신 큐(622)는 데이터 처리부(680)로부터 제공되는 데이터 유닛(예: TS)을 일시 저장하였다가 선입선출(FIFO)에 따라서 배출된 데이터 유닛을 어플리케이션(610)에 전달한다.

어플리케이션(610)은 전달된 데이터 유닛을 입력으로 하여 응용 프로그램을 실행하고 그 실행 결과(예: 디코딩된 오디오/비디오 신호)를 표시부(690)를 통하여 외부로 출력한다.

한편, 하드웨어 MAC 모듈(633)에 데이터 처리부(680)가 하드웨어 모듈로서 구현되어 있는 경우라면, PHY 모듈(640)로부터 제공되는 MPDU는 직접 처리되어 데이터 유닛(570)으로 복원될 수 있고, 복원된 데이터 유닛(570)은 I/O 포트를 통하여 출력될 수 있다. 출력된 데이터 유닛(570)이 TS와 같은 A/V 스트림 형태로 되어 있다면, 외부의 비디오 디코더(video decoder)는 I/O 포트로부터 출력된 A/V 스트림을 직접 처리하여 오디오 또는 비디오를 복원할 수 있다.

이상의 도 12에 도시된 형태의 MAC 모듈(530) 및 PHY 모듈(540)의 구성은 일 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다.

본 명세서에 개시된 실시예들과 연관하여 설명된 여러 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들은 본 명세서에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 범용 프로세서, DSP(digital signal processor), ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 또는 다른 프로그램가능 논리 장치, 이산 게이트 또는 트랜지스터 논리 장치, 이산 하드웨어 성분들, 또는 그것들의 임의의 결합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 선택적으로는, 그 프로세서는 임의의 종래 프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 장치들의 결합, 예컨대, DSP와 마이크로프로세서의 결합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코 어와 관련한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 구성으로 구현될 수 있다.

이상에서는 송신 디바이스가 에러가 발생된 데이터 유닛만을 재전송하는 것으로 하여 설명하였지만, 이외에도 다양한 재전송 메커니즘을 생각할 수 있다. 이하에서는, 대역폭(bandwidth)을 효율적으로 사용하는 재전송 메커니즘으로, Tx 전송률, 전송 데이터의 크기에 따른 적응(Adaptation), 분산, 중복 등의 다양한 방법을 이용한 재전송 방법들을 제시하고자 한다.

최초에, 도 16과 같은 복수의 데이터 유닛을 포함하는 데이터 프레임이 송신 디바이스로부터 수신 디바이스에 전송될 때, 이 중에서 TS 2, 6, 및 8은 정상적으로 전송되지 못하였다고 가정한다. 이 때, 본 발명에서 제안하는 재전송 매커니즘은 도 17a 내지 도 17h에서 도시하는 바와 같다.

도 17a는 전술한 바와 같이 에러가 발생한 데이터 유닛만을 포함한 데이터 프레임을 재전송하는 경우를 나타낸다. 이와 같이, 전송을 실패한 데이터 유닛만으로 구성된 데이터 프레임은 전송하면, 재전송시 데이터 프레임의 크기가 줄어들게 되기 때문에 에러가 반복될 가능성을 줄이는 효과가 있다.

하지만, 반드시 도 17a의 예에 한정될 필요는 없고 도 17b와 같이 송신 디바이스가 최초 전송을 시도한 데이터 프레임을 그대로 재전송할 수도 있다.

또한, 도 17a의 경우는 하나의 데이터 프레임에 총 12개의 데이터 유닛을 담을 수 있다고 할 때, MAC 페이로드 중 낭비되는 부분이 존재한다고 볼 수 있다. 따라서 도 17c와 같이 에러가 발생한 데이터 유닛(TS2, TS6, 및 TS8)과 그 이 후 전 송할 데이터 유닛(TS13 내지 TS21)을 결합한 데이터 프레임을 재전송하는 방법도 있다. 이와 같이, 에러가 발생한 데이터 유닛과 이후 전송할 데이터 유닛을 함께 전송하게 되면 대역폭 사용 효율이 향상될 뿐만 아니라, 상기 데이터 유닛이 스트리밍 데이터인 경우 스트리밍 속도의 향상을 꾀할 수도 있다.

또한, 에러 가능성이 높은 환경에서는 도 17a와 같은 재전송 메커니즘을 사용하더라도 다시 에러가 발생할 가능성이 있으므로, 도 17d와 같이 에러가 발생된 데이터 유닛을 복수개로 반복하여 데이터 프레임에 포함시키는 방법도 생각할 수 이다.

그런데, 일반적으로 전송 에러는 버스트 에러(burst error) 형태로 발생할 가능성이 크기 때문에, 도 17d와 같이 데이터 프레임을 구성한다면 확실한 전송을 보장하기 어려운 경우가 있다. 이 경우에는, 도 17e와 같이, 에러가 발생된 유닛들을 번갈아 반복적으로 데이터 프레임에 포함시킴으로써 버스트 에러에 대한 강인성(robustness)을 향상시킬 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 도 17a의 실시예는 에러가 발생한 일부 데이터 유닛만을 재전송하기 때문에 네트워크 트래픽을 줄이는 효과가 있는 반면, 도 17d나 도 17e의 실시예는 데이터 프레임에 동일한 데이터 유닛을 반복 배치함으로써 일부 데이터 유닛이 손실되더라도 확실한 재전송을 보장하는 효과가 있다. 따라서, 이들 2가지의 장점을 혼합하여 일반적으로는 도 17a의 실시예와 같이 재전송하되, 마지막 재전송인 경우에만 도 17d나 도 17e의 실시예와 같이 재전송하는 방법을 생각할 수 있다.

만약, 마지막 재전송마저 실패하면 무선 통신 방식에 따라서는 아예 재전송을 포기하거나 상당한 시간이 경과한 이후에 재전송을 다시 시도하기도 한다. 어느 경우든 간에 재전송 한계(retry limit)에 해당하는 마지막 재전송마저 실패하게 되면 상당한 문제가 발생한다. 그러므로, 마지막 재전송시에 만큼은 트래픽의 비효율을 감수하고서라도 도 17d나 도 17e와 같이 재전송을 시도하자는 것이다.

도 17f는 도 17a의 실시예 및 도 17d의 실시예를 접목한 것으로서, 전송이 실패한 데이터 유닛만을 전송하되, 마지막 재전송시에는 재전송할 데이터 유닛을 반복하여 전체 MAC 페이로드를 모두 채운 후 재전송한다. 이 때, 재전송할 데이터 유닛은 연속하여 반복 배치한다.

한편, 도 17g는 도 17a의 실시예 및 도 17e의 실시예를 접목한 것으로서, 전송이 실패한 데이터 유닛만을 전송하되, 마지막 재전송시에는 재전송할 데이터 유닛을 교대로 반복하여 전체 MAC 페이로드를 모두 채운 후 재전송한다.

뿐만 아니라, 이와 같은 재전송 메커니즘과 함께 링크 적응법(link adaptation)도 함께 적용할 수가 있다. 즉, TX rate, TX power, 안테나 타입(MIMO 또는 SISO(Single Input Single Output)) 등의 전송 파라미터를 변경하는 것이다. 이러한 파라미터의 변경은 MAC 모듈(530)에 의하여 수행될 수 있다. MAC 모듈(530)은 재전송이 반복됨에 따라서, TX rate를 낮추거나 TX power를 높이거나, MIMO 타입 전송에서 SISO 타입의 전송으로 변경하는 등의 조작에 의하여 보다 안정된 전송을 보장할 수 있다. 이하에서는, 이와 같은 링크 적응을 고려한 재전송 메커니즘(이하, '링크 적응 메커니즘'이라고 함)의 6가지 예를 살펴보기로 한다.

첫째로, 재전송 횟수에 따라서 전송률(Tx rate)을 적응적으로 변경하는 방법이 있다. 이는 소정 개수의 '재전송 횟수 구간' 및 이에 대응되는 전송률을 설정한 다음, 실제 재전송되는 횟수에 해당되는 전송률로 상기 데이터 프레임을 재전송하는 것이다. 상기 재전송 횟수와 상기 전송률은 역비례 관계에 있다.

예를 들어, '재전송 횟수 구간'을 1이하 구간, 2이상 3이하 구간, 4이상 5이하 구간, 및 6이상 7이하 구간으로 나누고, 각각 108Mbps, 96Mbps, 72Mbs, 및 54Mbps를 설정한다고 하자. 그러면, 이에 따라서 실제로 첫 재전송시에는 108Mbps로 전송하지만, 그 다음 추가적으로 재전송이 필요하면 해당 전송률(96, 72, 또는 54Mbps)로 재전송을 수행하게 된다.

둘째로, 재전송되는 데이터 프레임의 크기에 따라서 전송률을 적응적으로 변경하는 방법이 있다. 이는 소정 개수의 '재전송 크기 구간' 및 이에 대응되는 전송률을 설정한 다음, 실제 재전송되는 데이터 프레임의 크기에 따라 해당되는 전송률로 상기 데이터 프레임을 재전송하는 것이다. 상기 데이터 프레임의 크기와 상기 전송률은 역비례 관계에 있다.

예를 들어, 재전송되는 데이터 프레임의 크기를 이에 포함되는 데이터 유닛의 개수로 정의하고, '재전송 크기 구간'을 데이터 유닛이 4이하인 구간, 5 이상 8이하인 구간, 9이상 12이하인 구간으로 나누고, 각각 108Mbps, 72Mbs, 및 54Mbps를 설정한다고 하자. 그러면, 실제 재전송 시에 데이터 프레임이 갖는 데이터 유닛의 수에 따라서 108Mbps, 72Mbs, 또는 54Mbps로 상기 데이터 프레임을 재전송하게 된다. 재전송을 반복함에 따라서 전송이 성공된 데이터 유닛은 그 다음 재전송시에는 포함되지 않으므로 재전송 크기는 줄어들 수 있고, 따라서 전송률은 재전송이 반복됨에 따라서 증가될 것이다.

셋째로, 재전송 횟수에 따라 재전송 크기(Tx Size)를 적응적으로 변경하는 방법이 있다. 이는 소정 개수의 '재전송 횟수 구간' 및 이에 대응되는 재전송 크기를 설정한 다음, 실제 재전송되는 데이터 프레임의 크기에 따라 해당되는 재전송 크기로 상기 데이터 프레임을 재전송하는 것이다. 상기 재전송 횟수와 상기 재전송 크기는 비례 관계에 있다. 재전송되는 데이터 프레임의 전송 크기는 이에 포함되는 데이터 유닛의 개수로 정의될 수 있다.

도 17h를 참조하여, '재전송 횟수 구간'을 3이하 구간, 4이상 5이하 구간, 및 6이상 7이하 구간으로 나누고, 각각 4 데이터 유닛, 8 데이터 유닛, 및 12 데이터 유닛으로 설정한다고 하자.

제1차 재전송에서, 실제 재전송되어야 할 데이터 유닛은 세 개(TS2, TS6, 및 TS8)이지만, 상기 설정한 규칙에 따라서 네 개의 데이터 유닛을 포함한 데이터 프레임을 재전송한다. 이 때 추가되는 데이터 유닛은(다른 것으로 하여도 무방하지만) 제일 앞서는 데이터 유닛(TS2)으로 한다. 제1차 재전송에서 TS8의 전송만이 성공되었다고 하면, 제2차 재전송에서는 TS2 및 TS6이 반복 배치된 4개의 데이터 유닛을 갖는 데이터 프레임을 재전송한다.

만약, 제4차 재전송시에도 TS2 및 TS6을 여전히 재전송하여야 한다면, 이 때에는 재전송 횟수 구간이 4이상 5이하의 구간에 해당하므로, 8 데이터 유닛을 전송하여야 한다. 따라서, TS2 및 TS6이 반복 배치된 8개의 데이터 유닛을 갖는 데이터 프레임을 재전송한다.

넷째로, 재전송되어야 하는 데이터 유닛의 개수에 따라 재전송 크기(Tx Size)를 적응적으로 변경하는 방법이 있다. 이는 소정 개수의 '데이터 유닛 개수 구간' 및 이에 대응되는 재전송 크기를 설정한 다음, 해당 재전송 크기로 상기 데이터 프레임을 재전송하는 것이다. 상기 데이터 유닛의 개수와 상기 재전송 크기는 비례 관계에 있다.

도 17i를 참조하여, '데이터 유닛 개수 구간'을 4이하 구간, 5이상 8이하 구간, 및 9이상 12이하 구간으로 나누고, 각각 4 데이터 유닛, 8 데이터 유닛, 및 12 데이터 유닛으로 설정한다고 하자.

제1차 재전송에서, 실제 재전송되어야 할 데이터 유닛은 세 개(TS2, TS6, 및 TS8)이지만, 상기 설정한 규칙에 따라서 네 개의 데이터 유닛을 포함한 데이터 프레임을 재전송한다. 제1차 재전송에서 TS8의 전송만이 성공되었다고 하면, 제2차 재전송에서는 TS2 및 TS6이 반복 배치된 4개의 데이터 유닛을 갖는 데이터 프레임을 재전송한다.

제2차 전송시에 TS6의 전송이 성공하면, 이제 남은 재전송할 데이터 유닛은 TS2 하나이지만 상기 설정한 규칙에 따라 TS2를 4번 중복하여 배치한 데이터 프레임을 재전송하게 된다.

기존의 IEEE 802.11 표준에 따른 통신 방식과 호환을 이루기 위하여, 이상 본 발명에 따른 프레임 전송 및 블록 ACK 메커니즘은 선택적으로 사용될 수도 있다. 예를 들어, PHY 헤더의 reserved bit(61, 62)를 이용하여 그 사용 여부를 기록 할 수 있다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 디바이스 간의 통신 방법을 설명하는 흐름도이다. 상기 방법은 크게 세 가지 과정으로 나뉠 수 있다. 구체적으로 송신 디바이스(500)가 복수의 데이터 유닛을 포함하는 제1 데이터 프레임(최초 전송되는 프레임)을 수신 디바이스(600)에 송신하는 단계(S10)와, 상기 수신 디바이스(600)가 상기 데이터 프레임에 대한 응답으로서 상기 복수의 데이터 유닛 각각에 대한 수신 확인을 상기 송신 디바이스(500)에 송신하는 단계(S20)와, 상기 송신 디바이스(500)가 상기 복수의 데이터 유닛 중에서, 상기 수신 확인에 의거할 때 정상적으로 송신되지 않은 것으로 판단되는 데이터 유닛을 포함하는 제2 데이터 프레임(재전송 데이터 프레임)을 상기 수신 디바이스(600)에 송신하는 단계로 이루어진다.

먼저, S10 단계를 살펴 보면, 송신 디바이스(500)의 페이로드 처리부(581)는 어플리케이션(510)으로부터 제공되는 복수의 데이터 유닛 및 구분자(도 4의 43)를 포함하는 MAC 페이로드를 생성한다(S11). 그리고, MAC 모듈(530)은 상기 MAC 페이로드에 MAC 헤더를 부가하여 MPDU를 생성한다(S12). PHY 모듈(540)은 상기 MPDU에 PHY 헤더를 부가하여 제1 데이터 프레임을 생성하고, 이를 수신 디바이스(600)에 송신한다(S13).

다음, S20 단계를 살펴 보면, 먼저 상기 제1 데이터 프레임은 PHY 모듈(640) 및 MAC 모듈(630)을 거쳐서 페이로드 처리부(681)에 제공된다. 페이로드 처리부(681)는 제공된 제1 데이터 프레임에 포함되는 데이터 유닛의 에러 여부를 체크하 고(S21), 에러가 없는 것으로 판단된 데이터 유닛을 버퍼링한다(S22). 상기 에러 여부 체크 결과는 비트맵 처리부(682)로 제공된다. 비트맵 처리부(682)는 상기 에러 여버 체크 결과에 따라서 제1 데이터 프레임에 포함되는 데이터 유닛 각각에 대한 수신 확인을 포함하는 비트맵을 생성한다(S23), MAC 모듈(630)은 생성된 비트맵에 MAC 헤더가 부가하고(S24), PHY 모듈(640)은 여기에 PHY 헤더를 부가하여 블록 ACK 프레임을 생성한 후, 이를 송신 디바이스(500)에 송신한다(S25).

마지막으로, S30 단계를 살펴 보면, 먼저 상기 블록 ACK 프레임은 송신 디바이스(500)의 PHY 모듈(540) 및 MAC 모듈(530)을 거쳐서 비트맵 처리부(582)에 제공된다. 비트맵 처리부(582)는 블록 ACK 프레임에 포함되는 비트맵을 판독하여 에러가 발생한 데이터 유닛을 판단한다(S32). 상기 판단된 데이터 유닛의 번호는 페이로드 처리부(581)에 제공된다. 페이로드 처리부(581)는 상기 에러가 발생된 것으로 판단된 데이터 유닛, 및 구분자를 포함하는 MAC 페이로드를 생성한다(S33). 그러면, MAC 모듈(530)은 상기 MAC 페이로드에 MAC 헤더를 부가하여 MPDU를 생성하고(S34). PHY 모듈(540)은 상기 MPDU에 PHY 헤더를 부가하여 제2 데이터 프레임을 생성하고, 이를 수신 디바이스(600)에 송신한다(S35).

도 19은 본 발명에 따른 실험 결과와 "TGn Sync"에서 제시한 방법에 따른 실험 결과를 비교한 그래프이다. 상기 TGn Sync는 802.11n 표준화를 목적으로 여러 산업체가 참여한 그룹이다. 본 실험에서, 최고 전송률은 108Mbps이며, 하나의 데이터 프레임은 8개의 TS를 포함하는 것으로 하였다.

상기 그래프는 PER(Packet Error Rate)가 증가함에 따라 전송률(throughput) 이 어떻게 변화되는지를 보여 준다. PER이 낮은 상태, 즉 통신 환경이 좋은 상태에서는 양 결과가 큰 차이를 나타내지 않는다. 그러나, PER이 증가함에 따라서 TGn Sync의 결과는 급격히 전송률이 감소하는 데 비하여, 본 발명의 결과는 그 전송률의 감소가 상대적으로 완만하다는 것을 알 수 있다. 실제, 무선 통신 환경은 많은 무선 디바이스들이 경쟁적으로 무선 채널을 이용함에 따라 전송시 에러가 발생하기 쉬운 매우 열악한 환경이다. 따라서, 이러한 환경에서는 본 발명에서의 제안하는 방법들이 더욱 효율적으로 사용될 수 있을 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 하나의 데이터 프레임을 통하여 복수의 데이터 유닛을 효율적으로 전송할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상기 데이터 프레임의 전송시에 일부 데이터 유닛에 에러가 발생한 경우, 이를 복구하는 효율적인 재전송 방법을 통하여 재전송시 에러 발생 가능성 또는 재전송 횟수를 감시시킴으로써 전체적인 전송효율이 증대되는 효과가 있다.

Claims (13)

1. (a) 복수의 데이터 유닛을 포함하는 제1 데이터 프레임을 수신 디바이스에 전송하는 단계;

   (b) 상기 제1 데이터 프레임에 대한 응답으로서, 상기 복수의 데이터 유닛 각각에 대한 수신 확인을 상기 수신 디바이스로부터 수신하는 단계; 및

   (c) 상기 복수의 데이터 유닛 중에서, 상기 수신 확인에 근거하여 정상적으로 전송되지 않은 것으로 판단되는 데이터 유닛을 포함하는 제2 데이터 프레임을 전송하는 단계를 포함하며,

   상기 복수의 데이터 유닛 각각에 대한 수신 확인은 하나의 수신 확인 프레임에 포함된 비트맵의 형태로 표현되는 무선 데이터 전송 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 데이터 프레임은

   상기 에러가 발생한 데이터 유닛으로 이루어지는 무선 데이터 전송 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 데이터 프레임은

   상기 제1 데이터 유닛과 동일한 무선 데이터 전송 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 데이터 프레임은

   상기 정상적으로 전송되지 않은 것으로 판단되는 데이터 유닛 및 상기 제1 데이터 프레임에 포함된 데이터 유닛 이후의 데이터 유닛을 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 데이터 프레임은

   상기 정상적으로 전송되지 않은 것으로 판단되는 데이터 유닛의 소정 개수를 연속적으로 반복하여 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 데이터 프레임은

   상기 정상적으로 전송되지 않은 것으로 판단되는 데이터 유닛이 2이상인 경우에는, 상기 2이상인 데이터 유닛을 교대로 반복하여 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 (c) 단계가 재전송 한계(retry limit)에 해당하는 마지막 재전송에 해당되지 않는 경우에는, 상기 제2 데이터 프레임은 상기 에러가 발생한 데이터 유닛으로 이루어지고,

   상기 (c) 단계가 상기 마지막 재전송에 해당되는 경우에는, 상기 정상적으로 전송되지 않은 것으로 판단되는 데이터 유닛의 소정 개수를 연속적으로 반복하여 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 (c) 단계가 재전송 한계(retry limit)에 해당하는 마지막 재전송에 해당되지 않는 경우에, 상기 제2 데이터 프레임은 상기 에러가 발생한 데이터 유닛으로 이루어지고,

   상기 (c) 단계가 상기 마지막 재전송에 해당되는 경우에, 상기 제2 데이터 프레임은 상기 에러가 발생한 데이터 유닛을 교대로 반복하여 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는

   복수의 재전송 횟수 구간을 설정하는 단계;

   상기 (c) 단계의 전송에서의 재전송 횟수가 상기 복수의 재전송 횟수 구간 중 어디에 해당되는지를 판단하는 단계; 및

   상기 판단된 재전송 횟수 구간에 대응되는 전송률로 상기 제2 데이터 프레임을 전송하는 단계를 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는

    복수의 재전송 크기 구간을 설정하는 단계;

    상기 (c) 단계의 전송에서의 재전송 크기가 상기 복수의 재전송 크기 구간 중 어디에 해당되는지를 판단하는 단계; 및

    상기 판단된 재전송 크기 구간에 대응되는 전송률로 상기 제2 데이터 프레임 을 전송하는 단계를 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는

    복수의 재전송 횟수 구간을 설정하는 단계;

    상기 (c) 단계의 전송에서의 재전송 횟수가 상기 복수의 재전송 횟수 구간 중 어디에 해당되는지를 판단하는 단계; 및

    상기 판단된 재전송 횟수 구간에 대응되는 재전송 크기로 상기 제2 데이터 프레임을 전송하는 단계를 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 재전송 크기는

    제2 데이터 프레임에 포함되는 데이터 유닛의 수에 의하여 결정되는 무선 데이터 전송 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는

    복수의 데이터 유닛 개수 구간을 설정하는 단계;

    상기 (c) 단계의 전송에서의 데이터 유닛의 개수가 상기 복수의 데이터 유닛 개수 구간 중 어디에 해당되는지를 판단하는 단계; 및

    상기 판단된 데이터 유닛 개수 구간에 대응되는 재전송 크기를 갖는 상기 제2 데이터 프레임을 전송하는 단계를 포함하는 무선 데이터 전송 방법.

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